RU2705131C1 - Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation - Google Patents
Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705131C1 RU2705131C1 RU2019104655A RU2019104655A RU2705131C1 RU 2705131 C1 RU2705131 C1 RU 2705131C1 RU 2019104655 A RU2019104655 A RU 2019104655A RU 2019104655 A RU2019104655 A RU 2019104655A RU 2705131 C1 RU2705131 C1 RU 2705131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasification
- fuel
- plasma
- stage
- vortex channel
- Prior art date
Links
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009527 percussion Methods 0.000 abstract 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001536352 Fraxinus americana Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000005332 obsidian Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/06—Continuous processes
- C10J3/18—Continuous processes using electricity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0903—Feed preparation
- C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
- C10J2300/0936—Coal fines for producing producer gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/123—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
- C10J2300/1238—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves by plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть применено при газификации твердого топлива.The invention relates to the field of energy and can be used for gasification of solid fuels.
Известен аналог - способ сжигания угольной пыли в вихревой топке - RU 25983628, 19.01.2009, включающий помол, механоактивацию и сжигание, отличающийся тем, что часть угля после помола направляют в камеру дезинтегратора, а затем в горелку подсветки пламени, в то время как основную часть угля после помола напрямую вводят путем инжекции в камеру сгорания вихревой топки, при этом факел пламени горелки подсветки направляют непосредственно в зону между двух воздушных потоков, вращающихся в противоположных направлениях относительно друг друга.A known analogue is a method of burning coal dust in a swirl furnace - RU 25983628, 01/19/2009, including grinding, mechanical activation and combustion, characterized in that part of the coal after grinding is sent to the disintegrator chamber, and then to the flame backlight burner, while the main part of the coal after grinding is directly introduced by injection into the combustion chamber of the vortex furnace, while the flame of the backlight burner is sent directly to the area between two air flows rotating in opposite directions relative to each other.
Недостатком аналога является низкая энергоэффективность, обусловленная большими затратами энергии на механоактивацию, а также низкую экологичность из-за вероятности прохождения окислительных реакций с выделением оксидов углерода и азота.The disadvantage of the analogue is low energy efficiency, due to the large energy costs for mechanical activation, as well as low environmental friendliness due to the likelihood of oxidative reactions with the release of carbon and nitrogen oxides.
Известен аналог - способ сжигания угля, подвергнутого механической и плазменной обработке - RU 2631959, 23.08.2016, принятый в качестве прототипа способа, включающий механическую активацию, воспламенение и сжигание, отличающийся тем, что уголь предварительно дробят и разделяют на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции, из которых мелкодисперсную фракцию угля подвергают механической активации и доводке тонины до размера частиц зерна 40 мкм и менее, затем полученный уголь микропомола вводят тангенциально за счет инжекции в первую газификационную ступень и воспламеняют с помощью стартового плазмотрона, причем ввод осуществляют в направлении, противоположном направлению тангенциального впрыска плазменной струи из стартового плазмотрона, крупнодисперсную фракцию угля, воздушный поток и продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени одновременно вводят во вторую газификационную ступень по касательной к ее продольной оси и в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени, пылеугольную смесь воспламеняют с помощью продуктов сгорания угля микропомола, используя теплоту сгорания угля микропомола, при этом эффективность процесса газификации и сжигания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени обеспечивают за счет импульсного включения дополнительного управляющего плазмотрона, причем впрыск плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона осуществляют вдоль оси второй газификационной ступени, перпендикулярно плоскости ввода пылеугольной смеси и в направлении, совпадающем с направлением осевого перемещения продуктов сгорания пылеугольной смеси внутри второй газификационной ступени.A known analogue is a method of burning coal subjected to mechanical and plasma processing - RU 2631959, 08/23/2016, adopted as a prototype of the method, including mechanical activation, ignition and combustion, characterized in that the coal is preliminarily crushed and divided into fine and coarse fractions, from which finely divided coal fraction is subjected to mechanical activation and fine-tuning the fineness to a particle size of 40 microns or less, then the obtained micron grind coal is introduced tangentially by injection into the first gasification stage and ignite using the starting plasma torch, and the input is carried out in the direction opposite to the tangential injection of the plasma jet from the starting plasma torch, the coarse coal fraction, the air flow and coal combustion products from the first gasification stage are simultaneously introduced into the second gasification stage tangentially to it the longitudinal axis and in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the second gasification stage, the pulverized coal mixture is ignited using of coal combustion micro-grinding using the heat of combustion of coal micro-grinding, while the efficiency of the gasification and combustion of the pulverized-coal mixture in the second gasification stage is ensured by the pulsed inclusion of the additional control plasma torch, and the plasma jet is injected from the additional control plasma torch along the axis of the second gasification stage, perpendicular to the plane entering the pulverized coal mixture and in the direction coinciding with the direction of axial movement of the products of combustion Ia pulverized coal mixture within the second gasifying stage.
Известен аналог - устройство сжигания угля с применением механической и плазменной обработки - RU 2631959, 23.08.2016, принятое в качестве прототипа устройства, содержащее блок дробления топлива, вихревой канал, сопла для подачи топлива и плазмотроны, связанные между собой блоки первой и второй ступеней газификации, выполненные с обеспечением последовательного прохождения потока топлива и плазмы из блока первой ступени в блок второй ступениA known analogue is a device for burning coal using mechanical and plasma processing - RU 2631959, 08/23/2016, adopted as a prototype of a device containing a fuel crushing unit, a vortex channel, nozzles for supplying fuel and plasmatrons, interconnected units of the first and second stages of gasification made to ensure sequential passage of the flow of fuel and plasma from the block of the first stage to the block of the second stage
Недостатком прототипов является низкая технологичность из-за необходимости разделения на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции, низкая энергоэффективность по причине повышенных энергозатрат на механическую активацию, низкая экологичность из-за наличия оксидов азота и углерода в качестве продуктов процесса, что обусловлено присутствием воздушной смеси при проведении реакций газификации.The disadvantage of prototypes is low manufacturability due to the need for separation into finely divided and coarse fractions, low energy efficiency due to increased energy consumption for mechanical activation, low environmental friendliness due to the presence of nitrogen and carbon oxides as process products, due to the presence of an air mixture during gasification reactions .
Технической задачей изобретения является повышение технологичности, энергоэффективности и экологичности процесса дегазации твердого топлива.An object of the invention is to improve the manufacturability, energy efficiency and environmental friendliness of the process of degassing solid fuels.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении однородности топливной смеси перед подачей в камеру газификации с затратой меньшей энергии, обеспечении газификации с затратой меньшей энергии, обеспечении процесса газификации без продуктов реакций процесса в виде оксидов азота и углерода и примесей, являющихся экологически вредными.The technical result of the invention is to ensure uniformity of the fuel mixture before feeding into the gasification chamber with less energy, providing gasification with less energy, providing a gasification process without the reaction products of the process in the form of nitrogen and carbon oxides and impurities that are environmentally harmful.
Технический результат достигается тем, что способ газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия включает механическую подготовку твердого топлива, содержащую операцию дробления, и две ступени газификации, газификация включает ввод потока подготовленного топлива поперек вихревого канала навстречу плазменной струе, впрыск плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона вдоль оси вихревого канала, механическую подготовку осуществляют путем многократного соударения кусков топлива об ударные поверхности помольного оборудования и воду с образованием водной эмульсии, на первой ступени газификации в вихревой канал по касательной к окружности поперечного сечения вихревого канала сверху вниз из форсунки подают топливо в виде водной эмульсии, а из зоны противоположного квадранта окружности поперечного сечения вихревого канала по касательной к окружности его поперечного сечения снизу вверх подают струю плазмы, образованную пропусканием через плазмотрон и ионизированием синтез-газа СН4, тем самым обеспечивают образование стоячей волны вихревого смерча, плазменную струю вспомогательного плазмотрона образуют смесью синтез-газа СН4 с водяным паром в соотношении, необходимом для осуществления реакций газификации с выделением синтез газа СН4 и воды, осуществляют окончательную газификацию топлива на второй ступени с использованием плазмотронов в качестве источника энергии.The technical result is achieved by the fact that the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects includes the mechanical preparation of solid fuel containing a crushing operation, and two stages of gasification, gasification includes the input of the flow of prepared fuel across the vortex channel towards the plasma jet, injection of the plasma jet from an additional control plasmatron along the axis of the vortex channel, mechanical preparation is carried out by repeatedly colliding pieces of fuel about b the impact surfaces of the grinding equipment and water with the formation of an aqueous emulsion, fuel in the form of an aqueous emulsion is supplied from the nozzle from the nozzle from top to bottom of the vortex channel tangentially to the vortex channel at the first gasification stage, and tangentially from the opposite quadrant of the vortex channel cross section circumference to the circumference of its cross section is fed upwards from below the plasma jet formed by passing through the plasma torch and ionized synthesis gas of CH 4, thereby providing images Contents of the standing wave vortex tornado plasma jet of the auxiliary torch to form the synthesis gas mixture of CH 4 with water vapor in the ratio required for the gasification reactions to release the synthesis gas of CH 4 and water, is carried out final gasification of the fuel in the second stage with the use of plasma torches as a source of energy.
Технический результат достигается тем, что устройство для осуществления способа газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия содержит блок дробления топлива, вихревой канал, форсунку для подачи топлива и плазмотроны, связанные между собой блоки первой и второй ступеней газификации, выполненные с обеспечением последовательного прохождения потока топлива и плазмы из блока первой ступени в блок второй ступени, блок дробления топлива выполнен в виде гидроударного блока мокрого помола и содержит замкнутый объем с движущимися и неподвижными ударными поверхностями, каналы для загрузки твердого топлива и подачи воды в замкнутый объем, а также насос для подачи топлива в виде водной эмульсии из блока дробления в блок первой ступени газификации, плазмотроны блоков газификации представляют из себя паровые плазмотроны с конической межэлектродной камерой и выполнены с обеспечением питания синтез-газом СН4 и паром с возможностью регулировки температуры и расхода плазмы, блок первой ступени газификации выполнен в виде вихревого канала, в котором установлена форсунка подачи топлива в виде водной эмульсии, расположенная с обеспечением подачи топлива по касательной к окружности поперечного сечения вихревого канала сверху вниз, а в зоне противоположного квадранта окружности поперечного сечения вихревого канала установлен плазмотрон с обеспечением подачи струи плазмы по касательной к окружности поперечного сечения вихревого канала снизу вверх, с торца вихревого канала расположен второй плазмотрон с возможностью подачи струи плазмы вдоль вихревого канала, блок второй ступени газификации расположен ниже блока первой ступени газификации и снабжен двумя плазмотронами. Может применяться турбина с приводом от высокоскоростного электродвигателя на магнитных подшипниках для подачи синтез газа СН4 в плазмотроны.The technical result is achieved by the fact that the device for implementing the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects contains a block of crushing fuel, a vortex channel, a nozzle for supplying fuel and plasmatrons, interconnected blocks of the first and second stages of gasification, made to ensure consistent flow fuel and plasma from the first stage block to the second stage block, the fuel crushing block is made in the form of a wet grinding wet blast block and contains a curved volume with moving and stationary shock surfaces, channels for loading solid fuel and supplying water to a closed volume, as well as a pump for supplying fuel in the form of an aqueous emulsion from the crushing unit to the unit of the first gasification stage, the plasma torches of the gasification units are steam plasmatrons with a conical transconductance chamber and operable to supply synthesis gas CH4 and steam, with the temperature control and plasma flow, the block first gasification stage is designed as a vortex channel in a the torus has a fuel supply nozzle in the form of an aqueous emulsion, which is arranged to supply fuel in a tangent to the circumference of the vortex channel cross section from top to bottom, and in the area of the opposite quadrant of the vortex channel cross section circumference, a plasma torch is installed to ensure the plasma jet is tangential to the circumference of the vortex channel cross section channel from the bottom up, from the end of the vortex channel there is a second plasmatron with the possibility of supplying a plasma jet along the vortex channel, the block of the second tim gasification unit is located below the first gasification stage and provided with two plasma torches. A turbine driven by a high-speed electric motor with magnetic bearings can be used to supply CH 4 synthesis gas to the plasma torches.
На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления способа газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия.In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects.
На фиг. 2 изображено поперечное сечение вихревого канала.In FIG. 2 shows a cross section of a vortex channel.
Устройство для осуществления способа газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия, схема которой представлена на фиг. 1, содержит блок дробления топлива 1, вихревой канал 2, форсунка 3 для подачи топлива и плазмотроны 4, 14, 15, связанные между собой блоки первой 5 и второй 6 ступеней газификации, выполненные с обеспечением последовательного прохождения потока топлива и плазмы из блока первой ступени 5 в блок второй ступени 6, блок дробления топлива 1 содержит замкнутый объем с движущимися 7 и неподвижными 8 ударными поверхностями, каналы для загрузки твердого топлива 9 и подачи воды 10 в замкнутый объем, а также насос 11 для подачи топлива в виде водной эмульсии из блока дробления 1 в блок 5 первой ступени газификации, плазмотроны 4 блоков газификации 5, 6 представляют из себя паровые плазмотроны с конической межэлектродной камерой и выполнены с обеспечением питания синтез-газом СН4 и паром с возможностью регулировки температуры и расхода плазмы, блок 5 первой ступени газификации выполнен в виде вихревого канала 2, в котором установлена форсунка 3 подачи топлива в виде водной эмульсии, расположенная с обеспечением подачи топлива по касательной к окружности 12 поперечного сечения вихревого канала 2 сверху вниз (фиг. 2), а в зоне противоположного квадранта 13 окружности 12 поперечного сечения вихревого канала 2 установлен плазмотрон 4 с обеспечением подачи струи плазмы по касательной к окружности поперечного сечения вихревого канала снизу вверх, с торца вихревого канала 2 расположен второй плазмотрон 14 с возможностью подачи струи плазмы вдоль вихревого канала 2, блок второй ступени газификации 6 расположен ниже блока первой ступени газификации 5 и снабжен двумя плазмотронами 15.A device for implementing the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects, a diagram of which is shown in FIG. 1, contains a
Рассмотрим пример конкретной реализации устройства для осуществления способа газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия. Устройство в примере конкретной реализации предназначено для газификации угля и генерации электрической энергии сжиганием синтез-газа CH4 в газогенераторе. Блок дробления топлива 1 состоит из бункера угля, дозатора угля, помольного агрегата, металлоотделителя, насоса 11, а также шкафа управления. Производительность блока дробления составляет до 5 тонн угля в час. В качестве плазмотронов 4, 14, 15 используются электродуговые плазмотроны постоянного тока ЭДП-145. Для подачи синтез газа СН4 в плазмотроны 4, 14, 15 применяется турбина с высокоскоростным электродвигателем на магнитных подшипниках со скоростью вращения до 20000 об/минуту. Магнитные подшипники снижают потери энергии при обеспечении высоких оборотов, необходимых для обеспечения высокого расхода газа. Все процессы загрузки, активации плазмотронов, удержание плазмы, контроль плазмы с помощью газоанализатора, скорость плазмы, образование и качество синтез газа, охлаждение, автоматизированы с применением промышленного компьютера Адвентич. Корпус устройства газификации сделан по принципу высоковакуумной-высокотемпературной камеры, все фланцы изготовлены с охлаждающими каналами, корпус имеет рубашку охлаждения. Соединительные уплотнения изготовлены из вакуумной резины, которая не пропускает даже запаха горения. С торца вихревого канала 2 расположен второй плазмотрон 14 с возможностью подачи струи плазмы вдоль вихревого канала 2. Данным плазмотроном при необходимости можно добавить нужные реагенты, воду или синтез газ, и увеличить температуру до необходимых значений. Поток плазмы этого плазмотрона давит на плазменный бублик, образованный вихревым смерчем, получаемым ионизированным газом плазмотрона 4 и топлива из форсунки 3, вытягивая струю плазму вдоль вихревого канала 2 во вторую ступень газификации 6. Во второй ступени газификации 6 предусмотрен блок капсуляции, в который при необходимости можно подать песок SiO2 и сплавить с углеродом, получив при этом инертный безопасный продукт - Обсидиан. Вторая ступень газификации 6 необходима для газификации непрореагировавшего топлива вследствие возможной подачи некондиционного топлива, либо повышенного содержания водной составляющей.Consider an example of a specific implementation of a device for implementing the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects. The device in the example of a specific implementation is intended for gasification of coal and generation of electric energy by burning CH 4 synthesis gas in a gas generator. The
Рассмотрим пример реализации способа газификации твердого топлива с применением механического и плазменного воздействия. Твердый уголь загружают в блок дробления 1. В блок дробления 1 подводят воду. Для дробления угля путем соударения его частиц об ударные поверхности помольного оборудования, которым является блок дробления, тратиться в 5 раз меньше энергии, чем в установках, в которых осуществляется перемалывание угля сжатием и затем механоактивация для ввода в камеру газификации равномерного гомогенного потока топлива. Несжимаемая жидкость вода, участвующая в процессе дробления, передает энергию ударных элементов перемалываемым частицам угля, что также позволяет снизить затраты энергии на перемалывание. Применение гидроударного блока мокрого помола обеспечивает получение очень тонкого помола до 10-20 мкм с одновременной активацией в одной среде - соединяется уголь с водой с образованием очень текучей пластичной гомогенной смеси. Благодаря этому процессы газификации проходят равномерно без скачков напряжения и давления, что повышает технологичность процесса. Кроме этого технология мокрого дробления обеспыливает помещение, чем повышает технологичность, исключая необходимость организации специальных мер по защиты оборудования и других помещений от пыли. Вода в составе эмульсии, направляемой на газификацию является источником водорода, который при реакции газификации обеспечивает получение синтез-газа СН4. А также вода обеспечивает гомогенность смеси, подаваемой на газификацию, исключая необходимость расхода энергию на дополнительную механоактивацию, присутствующую в способах-аналогах. Для обеспечения газификации такого топлива применены паровые плазмотроны, которые обеспечивают работу в присутствии водяного пара, а также обеспечивают добавление в состав ионизируемой смеси кроме синтез газа СН4 воды. Это позволяет исключить необходимость добавления кислорода или воздуха для обеспечения реакций газификации, что обеспечивает высокую экологичность процесса, так как среди продуктов реакций в этом случае нет экологически вредных оксидов углерода и азота. Благодаря подаче в вихревой канал 2 по касательной к окружности 12 поперечного сечения вихревого канала сверху вниз из форсунки 3 топлива в виде водной эмульсии, а из зоны противоположного квадранта окружности поперечного сечения вихревого канала по касательной к окружности 12 его поперечного сечения снизу вверх струи плазмы, образуется стоячая волна вихревого смерча, которая характеризуется большими напряжением и температурой в жерле плазмы до 35000°С. Благодаря этому реакции газифицирования С+H2O=СО+Н2, СО+3Н2=СН4+H2O ускоряются. Это приводит к увеличению производительности устройства без значительного увеличения вклада внешней энергии, повышая тем самым энергоэффективность процесса. Ускорение прохождения реакций и большая температура исключает возникновение нежелательных промежуточных реакций с образованием ненужных вредных продуктов и примесей, тем самым повышая экологичность процесса. При наличии промежуточных реакциях, продукты которых не успели бы прореагировать, возможно появление копоти, загрязнение оборудования. Благодаря повышенной температуре и давлению в вихревом смерче это исключается, повышая технологичность процесса - не нужно чистить оборудование и предусматривать для этого дополнительные меры. Все вещества при этом диссоциируют безотходно, на 1000 кг вещества до 1 кг отходов - конструкционный углерод - белый пепел. Плазменную струю вспомогательного плазмотрона образуют смесью синтез-газа СН4 с водяным паром в соотношении, необходимом для осуществления реакций газификации с выделением синтез газа СН4 и воды, чем обеспечивают простой контроль за эффективностью процесса, повышая тем самым его технологичность.Consider an example of the implementation of the method of gasification of solid fuel using mechanical and plasma effects. Hard coal is loaded into the crushing
Claims (3)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104655A RU2705131C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation |
| KR1020200014163A KR102233238B1 (en) | 2019-02-19 | 2020-02-06 | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104655A RU2705131C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705131C1 true RU2705131C1 (en) | 2019-11-05 |
Family
ID=68500873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019104655A RU2705131C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102233238B1 (en) |
| RU (1) | RU2705131C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU233230U1 (en) * | 2025-01-16 | 2025-04-11 | Дмитрий Геннадиевич Алифиренко | GAS GENERATOR |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102589537B1 (en) | 2021-05-20 | 2023-10-17 | 윤원섭 | Hydrogen production system using waste incineration facilities |
| JP2025176362A (en) * | 2024-05-21 | 2025-12-04 | 株式会社Helix | heating device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2047650C1 (en) * | 1993-09-28 | 1995-11-10 | Акционерное общество "Трансрегион" | Plasmothermic method of coal processing to the gas-synthesis |
| RU2138335C1 (en) * | 1998-04-17 | 1999-09-27 | Институт горного дела СО РАН | Method of preparation of water-and-coal suspension and rotary hydraulic impact apparatus for realization of this method |
| RU2171431C1 (en) * | 2000-11-30 | 2001-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПлазмотехБайкал" | Two-stage method for thermal preparation of pulverized fuel and installation for its realization |
| RU2233312C1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" | Method of production of synthesis gas from water-and-carbon suspension |
| RU2294354C2 (en) * | 2005-01-17 | 2007-02-27 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method of plasma thermal processing of organic fuel and plant for realization of this method |
| RU2631959C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5749700A (en) * | 1996-07-17 | 1998-05-12 | Allison Engine Company, Inc. | High speed, high temperature hybrid magnetic thrust bearing |
| JP2001059092A (en) | 1999-08-23 | 2001-03-06 | Babcock Hitachi Kk | Gas flow bed coal gasifier |
| JP2001214178A (en) | 2000-02-02 | 2001-08-07 | Ube Ammonia Kogyo Kk | Method and apparatus for recovering unburned carbon in gasification of solid fuel |
| JP2002275478A (en) | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Chubu Electric Power Co Inc | Method for coal liquefaction |
| KR20130136227A (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma gasification apparatus for integrated gasification combined cycle |
-
2019
- 2019-02-19 RU RU2019104655A patent/RU2705131C1/en not_active IP Right Cessation
-
2020
- 2020-02-06 KR KR1020200014163A patent/KR102233238B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2047650C1 (en) * | 1993-09-28 | 1995-11-10 | Акционерное общество "Трансрегион" | Plasmothermic method of coal processing to the gas-synthesis |
| RU2138335C1 (en) * | 1998-04-17 | 1999-09-27 | Институт горного дела СО РАН | Method of preparation of water-and-coal suspension and rotary hydraulic impact apparatus for realization of this method |
| RU2171431C1 (en) * | 2000-11-30 | 2001-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПлазмотехБайкал" | Two-stage method for thermal preparation of pulverized fuel and installation for its realization |
| RU2233312C1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" | Method of production of synthesis gas from water-and-carbon suspension |
| RU2294354C2 (en) * | 2005-01-17 | 2007-02-27 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method of plasma thermal processing of organic fuel and plant for realization of this method |
| RU2631959C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU233230U1 (en) * | 2025-01-16 | 2025-04-11 | Дмитрий Геннадиевич Алифиренко | GAS GENERATOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200101843A (en) | 2020-08-28 |
| KR102233238B1 (en) | 2021-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6207524B2 (en) | Microwave plasma biomass spouted bed gasifier and method | |
| EP0460103B1 (en) | Method and apparatus for heat processing glass batch materials | |
| EP3075817A1 (en) | Process and system for coupling pressurized pyrolysis of biomasses | |
| US3446014A (en) | Pulverizer | |
| RU2705131C1 (en) | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation | |
| CN102980209B (en) | Plasma catalysis ignition integrated nozzle | |
| US2441613A (en) | Method and apparatus for pulverizing and processing materials | |
| US2550390A (en) | Method for treating fuel | |
| CN102145312B (en) | Protective gas airtight circulation crushing apparatus and crushing process | |
| US3649189A (en) | Preparation of finely particulate silicon oxides | |
| US5114122A (en) | Apparatus for heat processing glass batch materials | |
| JP5068493B2 (en) | Combustion method of burner and powder combustible material, and melting and refining method of cold iron source | |
| RU2230981C2 (en) | Coal combustion process | |
| US10550731B2 (en) | Systems and methods for generating steam by creating shockwaves in a supersonic gaseous vortex | |
| CA1233431A (en) | Method and means for partial combustion and gasification of carbonaceous material | |
| JP2007275849A (en) | Jet mill and jet pulverizing method | |
| RU2062287C1 (en) | Method and aggregate for coal gasification | |
| WO2015115354A1 (en) | Gasification melting facility | |
| RU2631959C1 (en) | Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment | |
| CN116892727A (en) | A dual-fluid fuel plasma nuclear energy and chemical energy composite burner | |
| RU2666417C2 (en) | Installation for generation gas production | |
| RU2493487C1 (en) | Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges | |
| JP2003340308A (en) | Fine powder manufacturing method using jet grinder | |
| CN1078907C (en) | Coal gasification method and its equipment | |
| RU2658450C1 (en) | Method of flaring of low-grade coals in boiler installations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210220 |